200Nms单框架控制力矩陀螺的热平衡试验

控制力矩陀螺是一种用于大型航天器的大功率惯性执行机构,其热特性不仅是影响其自身工作性能的基本因素,也是整星热控设计需要考虑的重要因素。介绍了一种200Nms单框架控制力矩陀螺的热平衡试验及其试验结果。试验样机被设置了161个内、外测温点。在多种热真空条件下,样机运行至热稳定状态后,161个测温点的温度测量数据以及样机的工作性能数据被记录下来。由试验结果获得了样机运行在不同环境温度条件下的自身温度分布情况,测试数据表明样机性能未随环境温度条件的改变而表现出明显的变化。

用双圆盘试验测试润滑油的高压流变性能

本文介绍了作者研制的双圆盘试验机,并测试了两种国产润滑油的弹流润滑膜的弹性特征对载荷、滚动速度及滑差的依赖性。测定的润滑膜剪切弹性膜量值覆盖了其他学者试验结果的范围。

充气条件下陀螺马达的温升特性研究

空间惯性部件常采用充气转子结构,充气压力的大小将直接影响转子结构的气动阻力矩和传热特性,进而影响整个部件的功耗和散热条件。以典型的充气转子系统—一种液浮陀螺仪的陀螺马达为对象,测定了其在从真空到一个大气压条件范围内不同充气压力下工作时特定位置的温升。针对同样对象和条件,采用商用ANSYS-CFX软件进行了流-热耦合分析数值仿真。实测和仿真结果一致地显示出:温升随充气压力增大而减小,且与真空条件相比,充入1个大气压空气将使温升下降约6℃。

弹流润滑膜高压流变性能影响因素的综合分析

作为测量润滑油高压流变性能参数的手段，双圆盘试验的测量结果与得自高压流变仪的测量结果之间存在很大的误差。以高压流变仪测量结果为依据，对伴随双圆盘试验方法的各种影响因素做了定量的综合分析。分析结果较好地模拟了两类测量结果间的误差，从而使它们之间的内在联系获得了定量的解释和描述。

一种薄膜温度传感器的研制与性能试验

以射频溅射法分别溅射沉积的Ａｌ２Ｏ３和ＭｇＯ复合层作为绝缘膜，以真空蒸镀的钛膜作为温度敏感膜和以溅射Ａｌ２Ｏ３膜作为保护膜，研制成功了一种宽度为１５μｍ的薄膜温度传感器．测试结果表明，复合层绝缘膜的绝缘性能明显地比Ａｌ２Ｏ３绝缘膜的好，经过同样的热处理后，前者能够保持其２０ＭΩ以上的电阻基本不变，而后者则由２０ＭΩ以上降低到１ｋΩ以下．在给定的试验条件下，这种传感器对温度及作用时间的信号响应敏感，而且重复性也相当好，可以用于测量工程实际中机械零部件接触润滑摩擦表面的瞬时温升．

纯滚动集中接触润滑入口区热效应的数值分析

在对入口区膜厚形状和压力分布的简化处理前提下,采用数值分析方法全面地分析了纯滚动集中接触润滑入口区的热效应,得到的结论与其它学者的试验及分析结果较为一致.

基于瞬态介质参数的弹流润滑牵引力分析

提出了一个计算润滑油瞬态介质参数的新模型；在赫兹压力分布及等温假设条件下用该模型计算了弹流润滑接触区内润滑油的瞬态介质参数。获得了基于瞬态介质参数的弹流润滑膜牵引力计算结果。所得结果小于在平衡态介质参数下获得的值。

50Nms磁悬浮反作用飞轮转子优化设计方法的研究

介绍了一种额定工作转速为-5000rpm^5000rpm,额定角动量为50Nms的五自由度磁悬浮反作用飞轮。利用多学科设计优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS,通过序列二次规划法对飞轮转子进行了多学科设计优化研究:以转子质量为优化目标,以转子、静力学、共振频率、转子动力学、角动量、几何尺寸等多学科要求同时作为约束条件进行了优化设计。结果表明,通过多学科设计优化,在满足设计要求的同时,使转子重量达到了最小化(4.09kg),提高了设计效率和设计质量,在航天器姿态控制系统的设计中具有现实意义。

磁悬浮控制力矩陀螺高速转子的优化设计

介绍了一种磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)的结构,其中陀螺转子的额定角动量为200 N.ms。利用多学科设计优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS,以质量为优化目标,以静力学、动力学和其他要求同时作为约束条件,对永磁偏置混合磁轴承支承的5自由度高速盘形转子(额定转速为20 000 rpm)进行了优化设计。通过优化设计,其静强度安全系数由原来的2.39提高到2.63,提高了10%;转子质量由15.032 kg减小为13.972 kg,减少了7.1%。为满足控制系统对共振频率的要求,转子的弹性一阶共振频率为1 313 Hz(动力学)。

飞轮和控制力矩陀螺高速转子轴向干扰特性的研究

飞轮和控制力矩陀螺的高速转子在工作过程中所产生的轴向振动不容忽视,通过分析高速转子产生轴向振动的原因,并进行相关的理论分析,提出了降低转子轴向振动的措施和方法。研究结果表明,通过一定的改进措施可以减小高速转子的轴向振动,从而可以提高卫星的姿态控制精度和稳定度。

一种高稳定度帆板驱动系统的T-S模糊复合控制器

为减少帆板驱动机构(SADA)对太阳帆板挠性模态的激励作用,以扰动力矩较小的永磁同步电机(PMSM)作为驱动源,提出一种T-S模糊控制与校正网络相结合的控制方法。利用校正网络增加系统的相位裕度和增益,并通过T-S模糊控制器降低系统的超调和非线性摩擦的影响,从而有效抑制太阳帆板的振动。通过圆判据对带有此控制器的驱动系统进行了稳定性证明,很好地解决了模糊控制系统在摩擦扰动下难以进行频域理论分析的缺陷。仿真结果表明,在非线性摩擦等扰动的影响下,该控制方法能够很好地抑制太阳帆板引起的挠性振动,提高系统的速度精度和稳定度,具有较好的动态性能。

谐波对磁悬浮转子运动轨迹的影响分析及仿真

与机械轴承支承的控制力矩陀螺相比,磁悬浮控制力矩陀螺具有转速高、寿命长、体积小、重量轻、精度高等优点,因此是大型航天器的理想执行机构。分析了磁轴承支承的陀螺转子在离心力与干扰力的作用下,其中心运动轨迹为圆,但由于谐波(主要为三次谐波)成分的存在,改变了陀螺转子中心运动轨迹(使其运动轨迹变成近似矩形或菱形)、功耗增加、引起高频干扰,并通过磁悬浮控制力矩陀螺的实验进行了验证。对于如何减小系统的功耗、提高磁悬浮转子控制系统的性能提供了理论依据。

飞轮扰动原因与测量技术现状

飞轮是高精度航天器姿态控制的主要干扰源之一.分析了引起飞轮产生扰动的主要因素,详细介绍了美国航空航天局哥达德空间飞行中心、日本宇宙航空开发机构筑波空间中心、美国麻省理工学院空间系统实验室以及中国科研单位在研究中采用的飞轮扰动测量技术,为进一步开展飞轮扰动测量技术研究奠定了基础.

辐条式高速转子轴向挠性振动特性

惯性执行机构高速转子轴向挠性振动所诱发的干扰会对高精度、高稳定度的航天器造成不利的影响。为了使这种影响尽可能地降到最低,需要研究高速转子的挠性振动模型。在转子发生轴向挠性振动的过程中,可以将转子的辐条看作是一端固定、一端有集中质量的悬臂梁。文章通过这种方法建立了辐条式转子的轴向挠性振动模型并对转子的轴向挠性振动特性进行了分析。结果表明,当外加激励的频率等于转子的固有频率时,将诱发转子产生大幅的轴向挠性振动。此外,满载精度要求较高的情况下,可以通过能量法建立转子的轴向挠性振动模型,从而提高模型的精度。

飞轮和控制力矩陀螺高速转子的涡动特性研究

执行机构的高速转子在旋转过程中所造成的高频抖动,将对卫星的姿态控制精度和稳定度造成一定的影响。通过建立飞轮和控制力矩陀螺高速转子的动力学模型,分析转子的涡动特性,并通过振动测试试验验证了相关的理论分析结果。

飞轮振动频谱特征的初步理论分析和验证

飞轮振动是影响卫星姿态控制精度的重要因素。通过理论分析的方法初步分析了飞轮振动频谱的基本组成特征,其中包括滚动轴承的振动特性。理论分析表明,飞轮径向振动频谱中主要包括飞轮旋转频率成分及其高次倍频成分。最后利用振动测量实验数据验证理论分析结果的合理性和准确性。

用于弹性流体动力润滑的钛膜温度传感器的研制

介绍制作钛膜温度传感器的工艺过程以及绝缘膜、敏感膜、保护膜的沉积方法。测试了传感器的温度响应性能，并装于双圆盘机上进行弹性流体动力润滑实测，表明传感器对温度具有较好的分辨率反响应性；圆盘的滚动线速度增大，油膜温度升高。

一种单自由度液浮陀螺浮子组件的温度场分析

本文在对单自由度液浮陀螺浮子组件进行传热过程分析的基础上，应用有限元软件ANSYS Workbench进行了仿真和计算，得到两种工况下浮子组件三维稳态温度场分布。

ANSYS有限元分析软件在微小飞轮设计中的应用

应用ANSYS有限元分析软件 ,对一种微小飞轮的转子结构建立了其力学性能的有限元分析模型。针对结构参数的四种设计方案 ,分别计算了该飞轮转子结构在两种静力学条件下的节点应力分布及位移分布 。

ANSYS有限元分析在微小飞轮设计中的应用

应用ANSYS有限元分析软件,建立了一种微小飞轮转子结构的力学性能有限元分析模型。针对结构参数的四种设计方案,分别计算了该飞轮转子结构在两种静力学条件下的节点应力分布及位移分布,并通过模态分析得到了相应的固有频率以及对应的振型。